WO2006123414A1

WO2006123414A1 - 超音波生体刺激装置

Info

Publication number: WO2006123414A1
Application number: PCT/JP2005/009169
Authority: WO
Inventors: Tatsuyuki Kobayashi
Original assignee: Techno Link Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2005-05-19
Publication date: 2006-11-23
Also published as: JP4605548B2; JPWO2006123414A1

Abstract

　本発明の超音波生体刺激装置は、複数の超音波振動子３1，３2，…３10を平面状に配置し、これらの超音波振動子３1，３2，…３10を生体に固定した状態で取付ける超音波プローブ１と、各超音波振動子３1，３2，…３10への駆動電力を生成する駆動手段としての駆動回路部12と、超音波プローブ１の各超音波振動子３1，３2，…３10から発する超音波エネルギーが局部的に集中しないレベルとなるように、駆動回路部12からの駆動電力を複数の超音波振動子３1，３2，…３10に対し切替えて供給する切替手段としての振動子切替部13と、を備えている。

Description

明細書

超音波生体刺激装置

技術分野

[0001] 本発明は、生体に装着した超音波プローブ力の超音波振動により、生体を刺激する超音波生体刺激装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、この種の超音波生体刺激装置は、生体の治療部位に装着した超音波プロ一ブにー乃至複数の超音波振動子が配設され、この振動子から発する超音波振動により、当該治療部位を刺激する。具体的には、例えば特許文献 1などに開示されるように、複数の超音波振動子を備えた超音波プローブが、本体側の駆動回路部と着脱自在に接続され、駆動回路部力供給される駆動電力により、各超音波振動子が発振して生体に超音波が照射されるようになって!/、る。

[0003] ところで、治療部位に当てた超音波プローブ力の超音波の照射量が過大になると、その部分が発熱して疼痛を感じたり、火傷を起こすなどの懸念を生じる。そのため、こうした疼痛予防や火傷防止のために、治療中に施術者が絶えず超音波プローブを広い範囲に動力さなければならな力つた。

[0004] このような問題に対して、別な特許文献 2には、少なくともその一部の位置力相互に三次元的に変更自在となるように、複数の超音波振動子を平面状に配置することで、生体の広い範囲に超音波を照射する際に、施術者への負担を軽減できる装置が開示されている。さらにここでは、複数の超音波振動子を同時に駆動させたときに、各振動子力の音場が不必要に重なり合って、その部分で超音波の照射量が過大になるのを防ぐために、それぞれ異なる駆動系により駆動される振動子群を巿松模様に配置し、各振動子群を相互に逆のタイミングでオン Zオフ駆動させて、超音波の照射量を平均化させる考えも示されて、る。

特許文献 1：特開 2005 - 28027号公報

特許文献 2：国際公開 WO01Z89723号公報

発明の開示発明が解決しょうとする課題

[0005] 上記特許文献 2では、複数の超音波振動子を広範囲に配置することで問題の解決を図っているが、超音波プローブ力の超音波の照射量を平均化させたとしても、超音波プローブを生体に沿ってある程度動力さなければ、やはり患者が疼痛を感じたり

、さらには火傷を起こす懸念を払拭できない。さらに、患者の治療部位が、例えばひざや腹など複数箇所に及んでいると、その分だけ超音波プローブを動かす範囲も広がって、治療時間が長くなる問題を引き起こす。

[0006] そこで本発明は、施術者がわざわざ超音波プローブを動力さなくても、生体の広い範囲に適切な量の超音波を照射でき、治療時間を短縮できる超音波生体刺激装置を提供することをその目的とする。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明の超音波生体刺激装置は、複数の超音波振動子を平面状に配置し、これらの超音波振動子を生体に固定した状態で取付ける超音波プローブと、前記各超音波振動子への駆動電力を生成する駆動手段と、前記超音波プローブから発する超音波エネルギーが局部的に集中しな、レベルで、前記駆動手段からの駆動電力を複数の超音波振動子に対し切替えて供給する切替手段と、を備えている。

[0008] この場合、平面状に配置した各超音波振動子を生体に固定した状態で、超音波プローブ力発する超音波エネルギーが局部的に集中しないレベルで、駆動手段からの駆動電力が超音波振動子に対して随時切替ながら与えられる。そのため、超音波プローブから局部的に集中して超音波エネルギーが与えられることがなぐ超音波プローブをわざわざ動かさずに、生体の広い範囲に適切な量の超音波を照射でき、治療時間の短縮ィ匕を図ることができる。

[0009] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記超音波振動子を一つずつまたは複数ずつ、或いは全数同時に振動させることができるように、前記切替手段を構成している。

[0010] この場合、超音波振動子を振動させる数が少なければ、その分スポット状に位置を変えながら超音波エネルギーを与えることができ、逆に超音波振動子を振動させる数が多ければ、二次元エリア状に超音波エネルギーを与えることができる。そのため、超音波プローブを生体に装着したまま、超音波振動を与える範囲を自由に可変することができ、刺激のパターンが多様ィ匕して、より効果的な施術効果を得ることが可能になる。

[0011] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記切替手段による切替回数を 1秒当たり

100回以上としたことを特徴とする。

[0012] この場合、同じ超音波振動子力長時間超音波エネルギーが出力され続けないようにして、局部的に同じ位置で超音波エネルギーが集中しな、ようにすることができる。また、人が動かす速さよりも高速で超音波振動子を掃引できるので、新たな治療方法，治療効果も期待できる。

[0013] また本発明の超音波生体刺激装置は、ランダムな速さと位置で、前記超音波振動子の振動を自動的に切替えるように、前記切替手段を構成して!/、る。

[0014] この場合、特定の超音波振動子だけが長期間振動するなどの弊害が一掃され、各超音波振動子を広範囲に且つ平均的に振動させることができる。

[0015] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記駆動電力の振幅を可変させる振幅可変手段を備えている。

[0016] こうすれば、超音波振動子の駆動を切替ながら、超音波エネルギーの強さを適宜変化させることが可能になり、刺激状態を時間と位置に応じて変えることができる。

[0017] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記超音波振動子の振動中に、前記駆動電力の振幅を可変制御する振幅制御手段を備えて、る。

[0018] この場合、超音波振動子の振動中に、超音波エネルギーの強さをランダム若しくは規則的に変化させることができ、超音波エネルギーによる刺激のノリエーシヨンを持たせることが可能になる。

[0019] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記超音波振動子の振動中に、前記駆動電力の周波数を可変制御する周波数制御手段を備えている。

[0020] この場合、駆動電力の周波数を可変制御することで、超音波振動の有効深度や振動位置に変化を与えることができ、生体の同じ深さで超音波エネルギーが集中して与えられるのを防止できる。

[0021] また本発明の超音波生体刺激装置は、人が超音波プローブを動かしたときと同じような速さと位置で、前記超音波振動子の振動を切替えるように、前記切替手段を構成している。

[0022] この場合、実際には超音波プローブは静止して、るものの、あた力も人が超音波プローブを動かしているかのように、生体に対し効果的に刺激を与えることができる。

[0023] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記切替手段を前記超音波プローブに組み込んだことを特徴とする。

[0024] この場合、配線数の多い切替手段と各超音波振動子との間の配線を、超音波プローブ内に収容することができ、信頼性の高い装置を提供できる。

[0025] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記超音波振動子の共振周波数またはィンピーダンスを感知する振動子感知手段と、この振動子感知手段からの感知結果に基づき、前記駆動電力の周波数または振幅を補正する補正手段と、をさらに備えている。

[0026] この場合、超音波振動子は製造的に共振周波数やインピーダンスのバラツキが避けられないが、振動子感知手段によって超音波振動子の共振周波数またはインピーダンスを感知し、その感知結果に応じて駆動電力の周波数または振幅を適切に補正できるので、超音波振動子力も効率よく超音波エネルギーを発生させることができる。

[0027] また本発明の超音波生体刺激装置は、前記超音波振動子が動作中のときに、一定時間毎に前記振動子感知手段から感知結果を取り込み、前記駆動電力の周波数または振幅を補正するように、前記補正手段を構成して!/、る。

[0028] 超音波振動子は、動作中にその共振周波数やインピーダンスが徐々に変化するので、一定時間毎に超音波振動子の共振周波数やインピーダンスの変動を捕え、その変動に見合う駆動電力の周波数や振幅の補正を行なうことで、長時間の使用に際しても効率よく超音波エネルギーを発生させることができる。

発明の効果

[0029] 本発明の超音波生体刺激装置によれば、施術者がわざわざ超音波プローブを動力さなくても、生体の広い範囲に適切な量の超音波を照射でき、治療時間を短縮でさる

発明を実施するための最良の形態 [0030] 以下、添付図面を参照しながら、本発明における超音波生体刺激装置の好ま、実施例を説明する。

[0031] まず、装置の基本構成を図 1に基づいて説明する。同図において、 1は生体である人体などに接触する超音波プローブであり、これは超音波を伝達できる金属，榭脂，若しくは柔軟性を有するゴムなどのシート素材 2 (超音波伝導物質)の一側面 2Aに、複数の超音波振動子 3 (3 , 3 , -3 )を平面状に配置し、さらにこれらの超音波振

1 2 10

動子 3 , 3 , -3 のぞれぞれに対して駆動電力を供給する配線ケーブル 4を接続し

1 2 10

て構成される。なお、シート素材 2に貼付される超音波振動子 3の数は 2個以上幾つあっても構わない。また、超音波プローブ 1や超音波振動子 3の形状や大きさは、用途に応じて適宜変更してよぐ特に限定されるものではない。そして、超音波振動子 3 を設けて!/ヽな、シート素材 2の平坦な他側面 2Bは、生体への貼付面として形成される。

[0032] 10は例えば箱状に形成された本体であって、この本体 10に取付けられたコネクタ 11 には前記超音波プローブ 1が着脱自在に接続される。本体 10の内部は、超音波振動子 3の駆動源となる駆動手段たる駆動回路部 12と、この駆動回路部 12からの駆動電力を超音波振動子 3 , 3 , -3 に対し順次切替えて供給する切替手段としての振動

1 2 10

子切替部 13と、前記駆動回路部 12や振動子切替部 13を制御する制御手段としての CPU14とを備えている。また CPU14の入力ポートには、摺動若しくは押動可能なスイッチなど力もなる入力手段 15が接続されると共に、出力ポートには音や表示などを行なうための報知手段 16 (音出力手段や表示手段)が接続される。図 1では、所望の超音波振動子 3 , 3 , -3 を駆動させるための切替制御信号が、 CPU14から駆動

1 2 10

回路部 12を経由して振動子切替部 13に送り出されているが、 CPU14力振動子切替部 13に切替制御信号を直接送り出す構成としてもよい。

[0033] 一つの好ましい変形例として、前記振動子切替部 13は本体 10にではなぐ超音波プローブ 1に組み込まれる。振動子切替部 13は、それぞれの超音波振動子 3 , 3 ,

1 2

•••3 の動作を切替えるものであるため、超音波振動子 3との間には、この超音波振

10

動子 3の数に見合う配線が必要となるが、振動子切替部 13が超音波プローブ 1側に設けられていれば、本体 10との接続ケーブルの配線数を少なくでき、信頼性の高い装置を提供できる。

[0034] 図 2に基づいて、駆動回路部 12の構成をより詳しく説明すると、ここには発振器 21を備えた信号発生部 22と、信号発生部 22からの発振出力を電力増幅して、超音波振動子 3を動作し得る駆動電力の信号 (駆動信号)に変換する電力増幅部 23と、 CPU 14からの周波数制御信号を受けて、前記発振出力ひいては駆動信号の周波数を可変設定する周波数設定手段 24と、 CPU14からの振幅制御信号を受けて、発振出力ひいては駆動信号の振幅を可変設定する振幅設定手段 25と、各超音波振動子 3 ,

1

3 , -3 に流れる電流を検出して、その検出結果を CPU14に出力する振動子検出

2 10

手段 26と、を備えている。ここで用いる信号発生部 22は、温度などの影響を受けにく V、安定性の高、発振出力を得るために、 PLL (Phase

Locked Loop)発振回路を備えたものが好ましい。

[0035] 図 3は、 CPU14の機能的な構成を示したものである。 CPU14は、基準のクロック信号を生成して CPU14内の各手段に出力するタイマ手段 31と、信号発生部 22を制御するための発振出力制御手段 32と、振動子切替部 13ひいては超音波振動子 3 , 3 ,

1 2

•••3 の駆動を制御するための振動子切替制御手段 33と、を備えて構成される。発振

10

出力制御手段 32は、信号発生部 22からの発振出力の周波数や振幅を設定するための信号制御信号を、周波数設定手段 24や振幅設定手段 25に出力する。この信号制御信号を受けて、周波数設定手段 24が発振出力の周波数を設定すると共に、振幅設定手段 25が発振出力の振幅を設定する構成となっている。また振動子切替制御手段 33は、どの超音波振動子 3 , 3 , -3 を駆動させるのかを示す切替制御信号を

1 2 10

振動子切替部 13に出力するもので、この切替制御信号を受けて振動子切替部 13は、一個ずつ，または複数個ずつ，さもなければ全個の超音波振動子 3 , 3 , -3 に

1 2 10 対して、一定時間若しくはランダムな時間毎に駆動信号を与えるようになって、る。

[0036] 一つの例として、信号発生部 22は施術中に一貫して固定の周波数および Zまたは振幅を有する発振出力を、電力増幅部 23に供給する構成であってもよい。その場合、周波数設定手段 24や振幅設定手段 25は CPU14からの信号制御信号を受ける必要はなくなる。また別な例として、施術者が任意に発振出力の周波数および Zまたは振幅を変更できるように、入力手段 15からの入力操作に応じた信号制御信号が、 CP U14力周波数設定手段 24および Zまたは振幅設定手段 25に出力される構成としてもよい。こうすれば、施術者が入力手段 15の特定のスィッチなどを操作する毎に、発振出力ひ!、ては駆動信号の周波数や振幅を自由に可変できるようになる。

[0037] 本実施例における発振出力制御手段 32は、振動子切替部 13によって一つの超音波振動子 3が駆動しているときに、前記振動子検出手段 26からの検出結果に基づき、その超音波振動子 3の共振周波数を感知し、信号発生部 22から発生する発振出力の周波数が最適な値となるように補正する周波数補正手段 36と、振動子切替部 13によって一つの超音波振動子 3が駆動しているときに、前記振動子検出手段 26からの検出結果に基づき、その超音波振動子 3のインピーダンスを感知し、信号発生部 22 力発生する発振出力の振幅が最適な値となるように補正する振幅補正手段 37を備えている。これらの補正手段 36, 37は、必要に応じてその一方だけを備えていてもよい。

[0038] その他に CPU14は、好ましい超音波振動子 3 , 3 , -3 の切替順序や、駆動電力

1 2 10

の振幅 Aや周波数 fからなる複数の駆動パターンを記憶する駆動パターン記憶手段 38を備えている。 CPU14は、入力手段 15からの操作によって、駆動パターン記憶手段 38から特定の駆動パターンを呼出し、この駆動パターンに従って超音波振動子 3

1

, 3 , -3 の振動を切替えると共に、駆動回路部 12に対して駆動電力の振幅 Aや周

2 10

波数 fを決定する。特にここでは、人が超音波プローブを動力した時と同じような速さと位置で、超音波振動子 3 , 3 , -3 の振動を切替える駆動パターンが記憶されて

1 2 10

いる。

[0039] 次に、本実施例における振動子切替部 13の構成について、図 4を参照しながら説明する。この実施例では、 1つの発振器 21を有する単一の駆動回路部 12から、各超音波振動子 3 , 3 , -3 に分岐して駆動電力が送り出されるようになっており、駆動

1 2 10

電力の各分岐ライン 5 , 5 , -5 に、振動子切替部 13の開閉手段 13 , 13 , -13 が

1 2 10 1 2 10 それぞれ挿入接続されている。ここでいう開閉手段 13 , 13 , 〜13 は、例えばリレー

1 2 10

などの機械的接点を備えたものや、半導体スィッチのような電気的接点を備えたもので構成される。本実施例では、 CPU14力の切替制御信号によって、超音波振動子 3 , 3 , - --3 の駆動を個別にオン Zオフできるようになつている。 [0040] 図 5は、種々の変形例を示したものである。上記図 4に示す振動子切替部 13から超音波振動子 3に至る各部は、生体に振動を与える振動出力部 8として構成される。図 5に示すものは、制御手段である CPU14に、複数の振動出力部 8 , 8 , 8…を接続

1 2 3 したもので、この場合は患者の症状にあわせて、複数の治療部位 (例えば、肩，腰，膝などを同時に）に超音波プローブ 1をそれぞれ装着することができる。好ましくは、それぞれの振動出力部 8 , 8 , 8…にある超音波プローブ 1を、本体 10から着脱でき

1 2 3

るようにすれば、施術中に使用しない超音波プローブ 1を片付けておくことができる。

[0041] 次に、上記構成についてその作用を説明する。治療を行なうに際しては、予めシート素材 2の他側面 2Bを治療部位に貼り付け、図示しな、ベルトなどによって超音波プローブ 1を人体に装着固定する。なお、図 5に示すような複数の振動出力部 8 , 8 , 8

1 2

3 …を有する装置では、複数の治療部位に超音波プローブ 1をそれぞれ装着固定することがでさる。

[0042] こうして人体への超音波プローブ 1の装着固定が完了した後で、入力手段 15の操作により駆動パターン記憶手段 38から特定の駆動パターンを呼出し、入力手段 15の例えばスタートスィッチを押すと、本体 10内の各部が動作開始して駆動回路部 12の信号発生部 22から電力増幅部 23に発振出力が供給され、この電力増幅部 23から超音波振動子 3 , 3 , -3 を振動させるのに十分な電力の駆動信号が発生する。また

1 2 10

振動子切替部 13は、超音波プローブ 1を人体に固定した状態で、当該超音波プロ一ブ 1から発する超音波エネルギーが局部的に集中しないように、 CPU14からの切替制御信号を受けて、複数の超音波振動子 3 , 3 ,

1 2 ー3 への駆動電力の供給を、順

10

次またはランダムに切替える。これは例えば図 6に示す様に、各超音波振動子 3 , 3

1 2

, -3 に対して一つずつ順に駆動電力を供給するようにしてもよいし、図 7に示す様

10

に、直前若しくは直後に駆動する超音波振動子 3 , 3 , -3 と部分的に重なり合うよ

1 2 10

うにして、駆動電力を供給するようにしてもよい。

[0043] 図 6に示す例では、区間 Bにおいて開閉手段 13がオンして単独の超音波振動子 3

1 1 に駆動電力が与えられ、次の区間 Cにおいて開閉手段 13がオンして単独の超音波

2

振動子 3に駆動電力が与えられ、以下同様に他の超音波振動子 3 -13 に順次駆

2 3 10 動電力が与えられるようになつている力どの順番に開閉手段 13 , 13 , - --13 をオンさせるのかについては限定しない。また、一つの超音波振動子 3 , 3 , - --3 への駆

1 2 10 動電力の供給が遮断されてから、次の超音波振動子 3 , 3 , -3 が駆動するまで、

1 2 10

タイムラグを設けるようにして、より生体への安全性を高めるようにしてもよい。この場合、人体の治療部位に対して、スポット状に位置を変えながら適切な量の超音波ェネルギ一が与えられることになる。

[0044] 一方、図 7に示す例では、区間 Bにおいて開閉手段 13がオンして 1つの超音波振

1

動子 3に駆動電力が与えられ、次の区間 Cにおいて開閉手段 13力引き続きオンす

1 2

ると共に、別な開閉手段 13がオンして 2つの超音波振動子 3 , 3に駆動電力が与え

3 2 3

られ、次の区間 Dにおいて開閉手段 13 , 13力引き続きオンすると共に、別な開閉手

2 3

段 13がオンして 3つの超音波振動子 3 , 3 , 3に駆動電力が与えられ、次の区間 E

4 2 3 4

において開閉手段 13がオフする一方で、開閉手段 13 , 13は引き続きオンし、さらに

2 3 4

別な開閉手段 13がオンして 3つの超音波振動子 3 , 3 , 3に駆動電力が与えられ、

5 3 4 5

以下、同様にその後の各区間で、複数 (この場合は 3つ）の超音波振動子 3に代わる代わる駆動電力が与えられる。すなわちこの場合は、人体の治療部位に対して、二次元エリア状に位置を変えながら適切な量の超音波エネルギーが与えられることになる。

[0045] 図 6や図 7に示す超音波振動子 3 , 3 , - --3 の駆動パターンは、あくまでも一例に

1 2 10

過ぎず、人体に超音波プローブ 1を固定した状態で、超音波振動子 3 , 3 , -3

1 2 10からの超音波エネルギーが人体に対して局部的に集中しなければ、どのような駆動パターンを採用してもよい。例えば、図 6では、超音波振動子 3 , 3 , - --3 を一つずつ

1 2 10

振動させているが、図 7に示すように複数の超音波振動子 3 , 3 , -3 を同じ区間内

1 2 10

で振動させたり、または全ての超音波振動子 3 , 3 , -3 を同時に振動させることも

1 2 10

できるように、振動子切替部 13や CPU14を構成してもよい。こうすれば、刺激のバターンが多様ィ匕して、より効果的な施術効果を得ることができる。

[0046] また図 6や図 7では、各超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動期間が全て同じに設定さ

1 2 10

れているが、例えば入力手段力もの操作によって、各超音波振動子 3 , 3 , -3 の

1 2 10 駆動期間すなわち切替速度を可変調整できるように、 CPU14を構成してもよい。例えは、図 6において特定の超音波振動子 3 , 3が駆動する区間（例えば区間 D, I, M, · · ·)を、他の区間よりも長く設定すれば、シート素材 2のほぼ中央部において、より大きな超音波エネルギーを治療部位に与えることができる。逆に、治療に必要のない部位にある例えば超音波振動子 3 , 3 に対しては、その駆動期間を他よりも短く

1 10

設定することで、無駄な超音波エネルギーの発生を防止できる。なお、超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動切替時間は、電気的な切替を行なう場合に、超音波振動が阻

1 2 10

害されな、振動可能時間以上であれば特に限定されな、。

[0047] 因みに、この超音波振動子 3 , 3 , -3 に対する駆動電力の切替は、人が従来の

1 2 10

超音波プローブを動かすことができない速さ（例えば 1秒間に 100回以上)で行なうのが望ましい。その理由は、駆動電力の切替速度が遅くなると、それだけ同じ超音波振動子 3 , 3 , -3 力も長時間超音波エネルギーが出力され続けて、当該超音波ェ

1 2 10

ネルギ一が局部的に集中しやすくなるからである。また、人が動かす速さよりも高速で掃引できるので、新たな治療方法，治療効果も期待できる。

[0048] さらに、各超音波振動子 3 , 3 , ー3 の駆動順位や駆動期間を規則的にではなく

1 2 10

、ランダムに行なうようにして、超音波プローブ 1に設けた各超音波振動子 3 , 3 , · ··

1 2

3 を広範囲に且つ平均的に振動させるようにしてもよ!、。

10

[0049] 超音波振動子 3 , 3 , -3 が動作している間、駆動回路部 12は周波数 f,振幅 Aの

1 2 10

正弦波信号を駆動電力として出力する。これらの周波数 fや振幅 Aは、超音波振動子 3 , 3 , -3 が動作する全期間において、終始固定されていてもよいが、入力手

1 2 10

段 15からの手動操作によって、若しくは駆動する超音波振動子 3 , 3 , -3 に応じ

1 2 10 て、駆動電力の周波数 fや振幅 Aを可変できる構成としてもよい。こうすれば、超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動を切替ながら、超音波エネルギーの強さを適宜変化させ

1 2 10

て、刺激状態を時間と位置に応じて変えることが可能になる。

[0050] 一つの例として、超音波振動子 3 , 3 , -3 の振動を切替えるタイミングよりも長い

1 2 10

周期 (最大値から最小値まで 5秒程度)で、駆動電力の周波数 fや振幅 Aを緩やかに変化させることも可能である。

[0051] さらに、超音波エネルギーによる刺激のバリエーションを持たせるために、 CPU14 の発振出力制御手段 32からの信号制御信号を受けて、超音波振動子 3 , 3 , 〜3

1 2 10 の駆動 (振動)期間中に振幅 Aの値を変化させる振幅変調を行なってもよ、。例えば図 6に示す例では、図 8に示すように、超音波振動子 3 , 3 , -3 全体の駆動パター

1 2 10

ン (この場合、区間 B〜K,区間 L〜U,…毎に、駆動パターンが繰り返される）とは同期せずに、この駆動パターンの繰返しよりも長い周期（1秒〜 10秒程度)で、正弦波状に駆動電力の振幅 Aの値を変化させるように、駆動回路部 12を構成する。また図 9 に示すように、超音波振動子 3 , 3 , -3 全体の駆動パターンとは非同期に、鋸波

1 2 10

状に駆動電力の振幅 Aの値を変化させてもよい。いずれの場合も、生体に与える超音波エネルギーの強さを、長時間の周期で緩やかに変化させることができる。また、図 8や図 9のように、超音波振動子 3 , 3 , -3 全体の駆動パターンとは非同期に、

1 2 10

振幅 Aの変化をさせたり、或いは振幅 Aの変化するパターンをよりランダムにすることで、生体に対するエネルギーの集中を避けることができる。

[0052] さらに図示しないが、例えば超音波振動子 3 , 3 , -3 が駆動する各区間 B, C,

1 2 10

…において、駆動電力の供給開始時力供給終了時に向かうに従って、駆動電力の振幅 Aが徐々に大きくなるように、駆動回路部 12を構成してもよい。こうすると、超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動が切り替わる際に、強い刺激が加わらず、治療者にと

1 2 10

つて心地よ、刺激を得ることができる。

[0053] また、これとは別に、 CPU14の発振出力制御手段 32からの信号制御信号を受けて、超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動 (振動)期間中に周波数 fの値を変化させる周波

1 2 10

数変調を行なってもよい。超音波振動子 3 , 3 , -3

1 2 10が共振可能な周波数はある程度の幅があるので、駆動電力の周波数 fを低くすれば、超音波振動子 3 , 3 , - --3 の

1 2 10 振動周波数は低くなつて、生体の深部にまで超音波エネルギーが侵入し、逆に駆動電力の周波数 fを高くすれば、超音波振動子 3 , 3 ,ー3 の振動周波数は高くなつ

1 2 10

て、生体の深部に超音波エネルギーが届きに《なる。すなわち、駆動電力の周波数 fを可変制御することで、超音波振動の有効深度や振動位置に変化を与え、生体の同じ深さで超音波エネルギーが集中して与えられるのを防止することができる。

[0054] こうした周波数変調の一例として、例えば図 6に示す駆動パターンで、図 10に示すように、超音波振動子 3 , 3 , -3 が駆動する各区間 B, C,…において、駆動電力

1 2 10

の供給開始時力供給終了時に向かうに従って、駆動電力の周波数 fが徐々に低くなるように、駆動回路部 12を構成する。こうすると、生体の浅い部分から深い部分へと移動させながら刺激を加えることができる。勿論、各区間 B, C,…で周波数 fを徐々に高く変化させれば、刺激は生体の深、部分力浅、部分へと移動して与えられる

[0055] また別な周波数変調の例として、図 11に示すように、各区間 B, C,…のほぼ中間の時点で、駆動電力の周波数 Aが最も低くなるような変調を行なわせてもよい。こうすれば、各区間 B, C,…の前半において、生体の浅い部分から深い部分へと刺激が移動し、その後は再び浅い部分へと刺激が移動して、効果的に刺激を与えることができる。

[0056] なお、上記振幅変調や周波数変調のバリエーションを CPU14の発振出力制御手段 32で幾つか用意し、入力手段 15力の手動操作によって、その中の一つを選択できるように構成してもよい。また、振幅変調と周波数変調を組み合わせた制御を CPU 14で実現してもよい。

[0057] 以上のように本実施例では、複数の超音波振動子 3 , 3 , -3 を平面状に配置し

1 2 10

、これらの超音波振動子 3 , 3 , -3 を生体に固定した状態で取付ける超音波プロ

1 2 10

ーブ 1と、各超音波振動子 3 , 3 , -3 への駆動電力を生成する駆動手段としての

1 2 10

駆動回路部 12と、超音波プローブ 1の各超音波振動子 3 , 3 , -3 から発する超音

1 2 10

波エネルギーが局部的に集中しないレベルとなるように、駆動回路部 12力もの駆動電力を複数の超音波振動子 3 , 3 , -3 に対し切替えて供給する切替手段としての

1 2 10

振動子切替部 13と、を備えている。

[0058] この場合、平面状に配置した各超音波振動子 3 , 3 , -3 を生体に固定した状態

1 2 10

で、超音波プローブ 1から発する超音波エネルギーが局部的に集中しないように、駆動回路部 12からの駆動電力が一乃至複数の超音波振動子 3 , 3 , -3 に対し随時

1 2 10 切替ながら与えられる。そのため、超音波プローブ 1から局部的に集中して超音波ェネルギ一が与えられることがなぐ超音波プローブ 1をわざわざ動力さずに、生体の広い範囲に適切な量の超音波を照射でき、治療時間の短縮ィ匕を図ることができる。

[0059] また本実施例では、超音波振動子 3 , 3 , -3 を一つずつまたは複数ずつ、或い

1 2 10

は全数同時に振動させることができるように、振動子切替部 13を構成している。この場合、超音波振動子 3 , 3 , -3 を振動させる数が少なければ、その分スポット状に位置を変えながら超音波エネルギーを与えることができ、逆に超音波振動子 3 , 3 ,

1 2

•••3 を振動させる数が多ければ、二次元エリア状に超音波エネルギーを与えること

10

ができる。そのため、超音波プローブ 1を生体に装着したまま、超音波振動を与える範囲を自由に可変することができ、刺激のパターンが多様ィ匕して、より効果的な施術効果を得ることが可能になる。

[0060] また、振動子切替部 13による切替回数を 1秒当たり 100回以上とすることで、同じ超音波振動子 3 , 3 , -3 力長時間超音波エネルギーが出力され続けないようにし

1 2 10

て、局部的に同じ位置で超音波エネルギーが集中しないようにすることができる。また、人が動かす速さよりも高速で超音波振動子 3 , 3 , -3 を掃引できるので、新た

1 2 10

な治療方法，治療効果も期待できる。

[0061] その他、本実施例では、ランダムな速さと位置で、振動する超音波振動子 3 , 3 ,

1 2

•••3 を自動的に切替えることができるように、振動子切替部 13を構成している。こうす

10

ると、特定の超音波振動子 3 , 3 , -3 だけが長期間振動するなどの弊害が一掃さ

1 2 10

れ、各超音波振動子 3 , 3 , -3 を広範囲に且つ平均的に振動させることができる。

1 2 10

[0062] また本実施例では、例えば入力手段 15力の操作があったり、駆動する超音波振動子 3 , 3 , -3 が切り替わったり、さもなければ超音波振動子 3 , 3 , -3 全体の

1 2 10 1 2 10 駆動パターンと同期若しくは非同期に、駆動回路部 12力の駆動電力の振幅 Aを可変させる振幅可変手段としての機能を、 CPU14が備えている。こうすれば、超音波振動子 3 , 3 , -3 の駆動を切替ながら、超音波エネルギーの強さを適宜変化させる

1 2 10

ことが可能になり、刺激状態を時間と位置に応じて変えることができる。

[0063] また本実施例では、超音波振動子 3 , 3 , - --3 の動作中に、駆動電力の振幅 Aを

1 2 10

可変制御する振幅制御手段としての機能を、 CPU14に備えて、る。

[0064] この場合、超音波振動子 3 , 3 , - --3 の動作中に、超音波エネルギーの強さをラン

1 2 10

ダム若しくは規則的に変化させることができ、超音波エネルギーによる刺激のノリエーシヨンを持たせることが可能になる。

[0065] また本実施例では、超音波振動子 3 , 3 , -3 の動作中に、駆動電力の周波数 f

1 2 10

を可変制御する周波数制御手段としての機能を、 CPU14に備えて、る。

[0066] この場合、駆動電力の周波数 fを可変制御することで、超音波振動の有効深度や振動位置に変化を与えることができ、生体の同じ深さで超音波エネルギーが集中して与えられるのを防止できる。

[0067] また本実施例では、例えば駆動パターン記憶手段 38に記憶された特定の駆動バターンによって、人が超音波プローブを動力したときと同じような速さと位置で、超音波振動子 3 , 3 , -3 の振動を切替えるように、振動子切替部 13を構成している。

1 2 10

[0068] この場合、実際には超音波プローブ 1は静止しているものの、あた力も人が超音波プローブ 1を動かしているかのように、生体に対し効果的に刺激を与えることができる

[0069] さらに、振動子切替部 13を超音波プローブ 1側に組み込むことによって、配線数の多い振動子切替部 13と各超音波振動子 3 , 3 , -3 との間の配線を、超音波プロ

1 2 10 一ブ 1内に収容することができ、信頼性の高!、装置を提供できる。

[0070] 次に、図 3で示した周波数補正手段 36と振幅補正手段 37の動作について、図 12を参照しながら説明する。同図において、時点 tOで入力手段 15のスタートスィッチを押し、装置の動作開始を指示すると、 CPU14は上述した各超音波振動子 3 , 3 , -3

1 2 10 を切替動作させる通常動作モードに先立ち、周波数補正手段 36や振幅補正手段 37 によるサーチモードを実行する。このサーチモードでは、一つの超音波振動子 3に

1 のみ駆動電力が与えられるように、駆動振動子切替部 13に切替制御信号を出力すると共に、駆動回路部 12からの駆動電力の周波数 fを変化 (スキャン)させる信号制御信号を、駆動回路部 12に出力する。そしてこのスキャン中に、超音波振動子 3に流

1 れる電流を振動子検出手段 26で検出し、当該電流が最大となった時点の駆動電力の周波数 fを、超音波振動子 3の共振周波数として感知すると同時に、その電流値

1

から超音波振動子 3のインピーダンスを算出する。感知された超音波振動子 3の共

1 1 振周波数とインピーダンスは、図示しな!ヽ記憶手段に記憶される。

[0071] ここで、各超音波振動子 3 , 3 , -3 の共振周波数やインピーダンスは、製造上 2

1 2 10

割程度のバラツキがあるが、ある程度予測される中心値は判っているので、サーチモードの時間短縮のために、この予測中心値を前後して駆動電力の周波数 fをスキャンさせるのが好ましい。一例として、スキャン時間は 1個につき 0. 2秒程度となる。

[0072] 同様にして、他の超音波振動子 3 , -3 についても、その共振周波数とインピーダンスが感知され、それぞれ図示しない記憶手段に記憶される。そして、全ての超音波振動子 3 , 3 , - --3 について、共振周波数とインピーダンスの値が自動的に感知さ

1 2 10

れると、通常動作モードに移行する（時点 tl)。

[0073] 通常動作モードでは、振動子切替部 13により特定の例えば超音波振動子 3を振動

1 させる毎に、周波数補正手段 36によってその超音波振動子 3の共振周波数が記憶

1

手段から読み出され、駆動電力の周波数 fが最適値に補正される。同様に、振幅補正手段 37もその超音波振動子 3のインピーダンスを記憶手段から読み出し、駆動電

1

力の振幅 Aを最適値に補正する。こうして、振動する各超音波振動子 3 , 3 , -3 に

1 2 10 ついて、最適な周波数 fと振幅 Aを有する駆動電力がその都度与えられ、各超音波振動子 3 , 3 , -3 力効率よく超音波を発生させることが可能になる。

1 2 10

[0074] ところで、各超音波振動子 3 , 3 , -3 は空中に置いた場合と、生体への装着時

1 2 10

および装着後の温度上昇などにより、その共振周波数が変動する。そのため、動作開始時の期間（tO〜tl)にのみ駆動電力の周波数 fや振幅 Aの補正を行なっても、各超音波振動子 3 , 3 , -3 力発生する超音波エネルギーは次第に小さくなる。

1 2 10

[0075] そこで、図 12に示す例では、各超音波振動子 3 , 3 , -3 による通常の動作モー

1 2 10

ドが一定時間（例えば 1分間）経過する毎に、上述したサーチモードに移行して、全ての超音波振動子 3 , 3 , -3 の共振周波数とインピーダンスとを短時間（1個につ

1 2 10

き 0. 2秒程度）でサーチする（t2〜t3の期間、および t4〜t5の期間）。そして、このサーチ結果に基づいて、駆動電力の周波数 fや振幅 Aを再度自動的に補正することで、各超音波振動子 3 , 3 , -3 の特性が次第に変化した場合でも、各超音波振動子

1 2 10

3 , 3 , -3 力引き続き効率よく超音波を発生させることが可能になる。

1 2 10

[0076] 以上のように本実施例では、超音波振動子 3 , 3 , -3 の共振周波数またはイン

1 2 10

ピーダンスを感知する振動子感知手段としての振動子検出手段 26および CPU14と、この振動子感知手段力もの感知結果に基づき、前記駆動電力の周波数 fまたは振幅 Aを補正する補正手段 36, 37と、をさらに備えている。

[0077] この場合、超音波振動子 3 , 3 , -3 は製造的に共振周波数やインピーダンスの

1 2 10

ノツキが避けられないが、振動子感知手段によって超音波振動子 3 , 3 , -3 の

1 2 10 共振周波数またはインピーダンスを感知し、その感知結果に応じて駆動電力の周波数 fまたは振幅 Aを適切に補正できるので、超音波振動子 3 , 3 , -3 から効率よく

1 2 10

超音波エネルギーを発生させることができる。

[0078] また本実施例では、前記超音波振動子 3 , 3 , -3 が動作中のときに、一定時間

1 2 10

毎に前記振動子感知手段から感知結果を取り込み、駆動電力の周波数 fまたは振幅 Aをその都度補正するように、前記補正手段 36, 37を構成している。

[0079] 超音波振動子 3 , 3 , - --3 は、動作中にその共振周波数やインピーダンスが徐々

1 2 10

に変化するので、一定時間毎に超音波振動子 3 , 3 , -3 の共振周波数やインピ

1 2 10

一ダンスの変動を捕え、その変動に見合う駆動電力の周波数 fや振幅 Aの補正をその都度行なうことで、長時間の使用に際しても効率よく超音波エネルギーを発生させることがでさる。

[0080] なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなぐ本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施例では 5 X 2= 10個の超音波振動子を二次元平面状に配列して、るが、それ以外の数の組み合わせで構成してもよい。また図 13に示すように、各超音波振動子 3 , 3 , -3 に対応して、それぞ

1 2 10

れ独自の発振器 21 , 21 ,—21 を内蔵した駆動回路部 12 , 12 , -12 を用意し、こ

1 2 10 1 2 10

れらの各駆動回路部 12 , 12 , -12 から各超音波振動子 3 , 3 , -3 に駆動電力

1 2 10 1 2 10

を供給する構成としてもよい。この場合、個々の駆動回路部 12 , 12 , -12 力複数

1 2 10 の超音波振動子に対し駆動電力を切替えて供給する切替手段の機能を兼用するため、図 4に示すような開閉手段 13 , 13 , -13 による振動子切替部 13の構成を不要

1 2 10

にできる。

図面の簡単な説明

[0081] [図 1]本発明の各実施例に共通する超音波生体刺激装置の全体構成を示す概略説明図である。

[図 2]同上、駆動回路部の構成を示すブロック図である。

[図 3]同上、 CPUの機能構成を示すブロック図である。

[図 4]同上、振動子切替部およびその周辺の構成を示すブロック図である。

[図 5]同上、振動出力部の一実施形態を示すブロック図である。

[図 6]同上、各超音波振動子の動作を示すタイミングチャートである。圆 7]同上、図 6とは別な例の各超音波振動子の動作を示すタイミングチャートである

[図 8]同上、駆動信号 (駆動電力）の振幅と時間との関係を示すグラフである。

[図 9]同上、図 8とは別な例の駆動信号の振幅と時間との関係を示すグラフである。

[図 10]同上、駆動信号の周波数と時間との関係を示すグラフである。

[図 11]同上、図 10とは別な例の駆動信号の周波数と時間との関係を示すグラフである。

[図 12]同上、使用時における動作状態を示すタイミングチャートである。

[図 13]別な変形例を示す要部のブロック構成図である。

符号の説明

1 超音波プローブ

3 , 3 , · ··3 超音波振動子

1 2 10

12 駆動回路部 (駆動手段）

13 振動子切替部 (切替手段）

14 CPU (振幅可変手段，振幅制御手段，周波数制御手段，振動子感知手段） 26 振動子検出手段 (振動子感知手段）

36, 37 補正手段

Claims

請求の範囲

[1] 複数の超音波振動子を平面状に配置し、これらの超音波振動子を生体に固定した状態で取付ける超音波プローブと、

前記各超音波振動子への駆動電力を生成する駆動手段と、

前記超音波プローブ力も発する超音波エネルギーが局部的に集中しないレベルで

、前記駆動手段力の駆動電力を複数の超音波振動子に対し切替えて供給する切替手段と、を備えたことを特徴とする超音波生体刺激装置。

[2] 前記超音波振動子を一つずつまたは複数ずつ、或いは全数同時に振動させることができるように、前記切替手段を構成したことを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[3] 前記切替手段による切替回数を 1秒当たり 100回以上としたことを特徴とする請求項

1記載の超音波生体刺激装置。

[4] 前記切替手段は、ランダムな速さと位置で、前記超音波振動子の振動を自動的に切替えるものであることを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[5] 前記駆動電力の振幅を可変させる振幅可変手段を備えたことを特徴とする請求項 1 記載の超音波生体刺激装置。

[6] 前記超音波振動子の動作中に、前記駆動電力の振幅を可変制御する振幅制御手段を備えたことを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[7] 前記超音波振動子の動作中に、前記駆動電力の周波数を可変制御する周波数制御手段を備えたことを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[8] 前記切替手段は、人が超音波プローブを動力したときと同じような速さと位置で、前記超音波振動子の振動を切替えるものであることを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[9] 前記切替手段を前記超音波プローブに組み込んだことを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

[10] 前記超音波振動子の共振周波数またはインピーダンスを感知する振動子感知手段と、この振動子感知手段からの感知結果に基づき、前記駆動電力の周波数または振幅を補正する補正手段と、をさらに備えたことを特徴とする請求項 1記載の超音波生体刺激装置。

前記補正手段は、前記超音波振動子が動作中のときに、一定時間毎に前記振動子感知手段から感知結果を取り込み、前記駆動電力の周波数または振幅を補正するものであることを特徴とする請求項 10記載の超音波生体刺激装置。